JP4595226B2

JP4595226B2 - 被搬送材料の端部位置検出方法

Info

Publication number: JP4595226B2
Application number: JP2001092143A
Authority: JP
Inventors: 修竹久; 二郎片山
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2021-03-28
Also published as: JP2002286419A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被搬送材料、特に、搬送される熱間材料の端部位置を検出するのに好適な被搬送材料の端部位置検出方法並びにその装置、およびそれを用いた測定方法並びに測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
帯板や管等の材料を搬送しつつ、寸法を精度良く測定することは、その材料を製造するうえで重要であり、例えば、搬送される熱延帯板は幅や長さを測定して圧延を行って製造されている。
被搬送材料の幅や長さを測定する方法として、搬送テーブルの上方にＣＣＤカメラ（以下、イメージセンサを有するカメラ、または単にカメラという）を設け、カメラと対向する搬送テーブルの下方に光源を設けて、熱間材料の位置検出を行うことが知られている。
【０００３】
しかし、このようにして熱間材料の位置検出を行う場合、搬送テーブルの下方に設けた光源は、レンズが熱間材料から飛散したスケール等により汚れやすいために、メンテナンスを高頻度で行わなければならず、メンテナンス作業が大変であるという欠点があり、また、装置を設置しようとした場合、例えば、付帯装置の多い圧延機の近くでは下方の光源の光が搬送テーブルに遮光されるなどの制約により、設置できない場合がある。
【０００４】
このような問題点を解消する方法として、被搬送材料からの自発光をイメージセンサで受光し、被搬送材料の端部位置を検出する方法が広く知られている。
たとえば、特開昭55-12478号公報には、図５に示す長さ測定装置に上記の方法を適用していることが示されている。
図５において、１は被搬送材料であり、図中矢印で示す方向に搬送されるようになっており、２’は所定の視野角イを有するカメラであり、14a 、14b 、14c はそれぞれスポット状の微小視野ロ、ハ、ニを有する光電スイッチである。
【０００５】
ここで、カメラ２’は先端部位置を検出するように構成された端部位置検出装置であって、カメラ２’は、図６に示すように１次元のイメージセンサ2aと結像系2bを有する。一方、この長さ測定装置では、光電スイッチ14a 、14b 、14c は、複数対の投光器および受光器で構成され、被搬送材料１が視野にない状態と視野にある状態の差を光学的に検出して、被搬送材料１の後端位置を検出する後端位置検出装置を構成している。そして、光電スイッチ14a 、14b 、14c およびカメラ２’の信号は演算処理手段15に入力されている。
【０００６】
この装置における長さの測定原理について説明すると、この長さ測定装置では、被搬送材料１が搬送されていき、後端が後端位置検出装置のいずれかの光電スイッチ14a 、14b 、14c で検出されたときに、先端がカメラ２’の視野内に入っている状態において被搬送材料１の長さを測定するようになっている。
すなわち、図５（ｃ）の状態では光電スイッチが14b が被搬送材料１の後端位置を検出した瞬間であるが、先端がカメラ２’の視野内に入っていないので被搬送材料１の長さは測定できず、図５（ｂ）の状態でも先端がカメラ２’の視野内に入っていないので同様に測定できないが、図５（ａ）の状態となって初めて、光電スイッチ14a が後端を検出した瞬間に先端がカメラ２’の視野内に入り、被搬送材料１の長さが測定できる状態となっている。
【０００７】
この状態において、被搬送材料１の長さＸは式（１）で表される。
Ｘ＝Ｌ₁＋ΔＬ＋ｎ・Ｌ₂ ・・・・・・・（１）
なお、Ｌ₁は光電スイッチ14a からカメラ２’の基準位置（始点）までの距離、Ｌ₂は光電スイッチ間の距離であり、ｎはどの光電センサーが対象材料１の後端位置を検出したか（図５では光電スイッチ14a ）を示し、14a 、14b 、14c の場合それぞれ０、１、２となる。
【０００８】
また、ΔＬは、カメラ２’の基準位置から被搬送材料１の先端までの距離であり、先端位置検出装置として構成されたカメラ２’により検出する。先端位置検出装置であるカメラ２’においては、図６に示すように、被搬送材料１の端部からの自発光を受光しているイメージセンサの長さΔＳ（受光素子No.1〜No. Ｊ）が被搬送材料１の端部長さΔＬと対応するように構成されている。
【０００９】
そこで、先端位置検出装置であるカメラ２’では、端部からの自発光の受光光量が検出レベル以上となっている受光素子の数Ｊを検出することによって、数Ｊを被搬送材料１の端部位置検出値とし、式（２）によりΔＬを求め、被搬送材料１の端部位置を検出する。なお、ΔＬは被搬送材料１の端部長さでもある。
ΔＬ＝300 ／1024・ｊ・・・・・・・・（２）
但し、イメージセンサ2aの受光素子数は1024個とし、カメラ２’の視野は300mm とした。
【００１０】
この長さ測定装置では、検出された被搬送材料１の端部位置ΔＬが演算処理手段15に送られて、演算処理手段15で式（１）によりＸを演算するように構成されているので、被搬送材料１の長さＸが測定できるのである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記と同様に端部位置を検出できるように構成したイメージセンサを有するカメラを用い、鋼板を熱間圧延するラインにおいて測定された幅や長さが実測値と異なる場合があるという問題点があった。
そこで、本発明者らは、上記の原因を究明するために、イメージセンサを有するカメラ２を上記と同様に端部位置を検出できるように構成し、鋼板の先端部からの自発光を図７に示すようにしてイメージセンサ2aで受光し、イメージセンサ2aの受光素子位置と端部からの受光光量との関係を調査した。その結果、測定された長さが実測値と異なる原因は、材料によって端部の温度が大きく変わるために、端部からの自発光強度が大きく変化し、端部の温度が低いときには、カメラ２の視野内に端部入っているにもかかわらず、全ての受光素子の受光光量が検出レベル未満となって、位置検出が行えていない場合があることが判明した。
【００１２】
なお、図７に示すカメラ２は、受光素子の受光波長が0.8 μm で、受光素子数が1024個の１次元イメージセンサを有し、かつ視野が搬送ライン上で300mm であるものを使用した。
上記結果の一例を説明すると、端部位置を検出できるように構成しカメラ２の絞り条件を高温に合わせ、イメージセンサの受光時間を１msに設定してあった場合に、例えば、端部の温度が低くて、自発光強度が1/1000になるようなときには、図８（ａ）に示すように、カメラ２の視野内に端部が入っているにもかかわらず、全ての受光素子の受光量が検出レベル未満となって、端部位置の検出が行えていないのである。
【００１３】
ところで、これを回避するために、絞り条件を高温に合わせた状態で、端部の温度が低いときに、例えば、イメージセンサの受光時間を１秒と長時間に設定したのでは、検出間隔が長くなって、その間での材料移動量が大きく、高精度な位置検出が行えないだけでなく、端部の検出が行えない場合も発生するので、このような方法は採用することができない。
【００１４】
また、上記の検出条件とは反対に、カメラ２の絞り条件を低温に合わせ、イメージセンサの受光時間を１msに設定した場合には、端部温度が高いときに受光素子の受光光量が過多となってしまい、図８（ｂ）に示すように、受光素子の受光光量が適正な場合（図８（ｃ）参照）の位置検出値ｊと異なってしまい、高精度な端部位置の検出が行えないので、この方法も採用することができない。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の被搬送材料の端部位置検出方法における問題点を解消することにあり、端部温度の変化が大きい場合でも、高精度に端部位置の検出を行うことができると共に、メンテナンスが容易で、かつ設置場所の制約が少ない端部位置検出装置およびその方法を提供することにある。
【００１６】
本発明は、被搬送材料の端部からの自発光を搬送ラインの上方に配置されたカメラのイメージセンサで受光し、受光して得られる前記自発光の受光光量に基づいて前記端部の位置を検出する被搬送材料の端部位置検出方法において、前記端部の位置を検出する前に、前記端部の温度を測定するとともに、測定温度に基づいて前記自発光の受光光量が前記イメージセンサの検出レベルであるか否かを検知し、前記自発光の受光光量が前記イメージセンサの検出レベルを下回る場合には、前記搬送ラインの上方に配置された光源から、前記測定により得られる温度に基づいて照射する光の強度を設定して光を前記端部に照射し、前記端部に反射して得られる反射光を前記自発光に加えて前記イメージセンサで受光し、受光して得られる前記反射光の受光光量を前記自発光の受光光量に加えて前記端部の位置を検出することを特徴とする被搬送材料の端部位置検出方法である。
【００１７】
このように構成することにより、端部温度が低い場合でも、高精度な位置検出を行うことができるようになり、上記課題を解決できる。
また、本発明は、上記において、前記端部に上方の光源から光を照射し、受光して得られる前記反射光の受光光量と前記自発光の受光光量との和に基づいて前記光源から照射する光の強度を調整することが、より高精度な位置検出を行うことができるので好ましく、さらに、両者を併用するようにするのが、一段と高精度な位置検出を行うことができるので好ましい。
【００１８】
さらにまた、本発明は、上記のいずれかに記載の被搬送材料の端部位置検出方法を用いて検出された前記端部の位置に基づいて、前記被搬送材料の長さ、あるいは前記被搬送材料の幅を測定することを特徴とする被搬送材料の寸法測定方法とすることもできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
まず、図１〜図３を用いて、本発明に係る被搬送材料の端部位置検出方法およびその装置について説明する。
図１〜図３では、被搬送材料１の先端部を検出する場合について示してあるが、本発明では、検出する端部位置は先端に限定されない。また、本発明に用いるカメラ２は１次元または２次元のイメージセンサを有し、かつ適宜な視野角θを有するするもので、従来と同様に搬送材料の端部を検出できるように構成されている。そのイメージセンサの受光素子の素子数並びに受光波長は端部位置の検出精度によって適宜定めることができる。光源３としては、イメージセンサーの受光波長と同じ波長の光を照射できるものとされている。
【００２１】
なお、本発明の検出対象である被搬送材料１は熱間状態にあり、その材質は鋼材に限定されない。
本発明に係る端部位置検出装置は、図１（ａ）に示すように、被搬送材料１の搬送ラインの上方に配置されたイメージセンサを有するカメラ２と、このカメラ２の視野内に光を照射できるように、搬送ラインの上方に配置された光源３とを備え、上記のイメージセンサの受光光量に基づいて端部位置を検出するように構成してある。
【００２２】
そして、本発明に係る端部位置検出方法においては、被搬送材料１の端部位置を検出する際に、イメージセンサで受光する自発光1Aの受光光量が不足する場合に、端部に上方に配置された光源３から光を照射し、端部に反射して得られる反射光3Aを自発光1Aに加えてイメージセンサで受光し、受光して得られる反射光3Aの受光光量を自発光1Aの受光光量に加えて端部の位置を検出する。
【００２３】
このために、イメージセンサの受光光量を補うことができるので、端部温度が低い場合でも高精度な端部位置の検出を行うことができる。
図中の矢印は、搬送方向を示している。
本発明による端部位置の検出結果の一例を示すと、受光素子の受光波長が0.8 μm で、受光素子数が1024個の１次元のイメージセンサを有し、かつ視野が搬送ライン上で300mm であるカメラ２を使用し、カメラ２の絞り条件を高温に合わせ、イメージセンサの受光時間を１msに設定しておいて、端部の温度の低い被搬送材料１の端部位置を検出したところ、図１（ｂ）に示すように、光源３から光を照射した発明例では、イメージセンサーの受光光量が検出レベルを上回り、高精度な端部位置の検出が行えた。
【００２４】
これに対して、光を照射せずに、それ以外は発明例と同じ条件で端部位置を検出したところ、端部からの自発光のみでは、受光光量がイメージセンサーの検出レベルに対して20％程度であり、端部位置を検出できなかった。
このように、本発明では、端部の温度が低い場合であってもイメージセンサーの受光光量を検出レベル以上にすることができ、端部の温度が高い場合には光を照射せずとも受光光量を検出レベル以上にすることができるから、端部温度の変化が大きい場合でも、端部位置を精度良く検出できる。
【００２５】
また、本発明では、カメラ２および光源３を搬送ラインの下方に配置していないので、メンテナンスが容易で、かつ設置場所の制約が少ない装置とそれをもちいた方法とすることができる。
なお、本発明では、図２に示すように、温度計４をカメラ２の視野より搬送ラインの上流側に配置して、端部位置を検出する前に端部の温度を測定し、得られる温度に基づいて光源３から照射する光の強度を設定することがイメージセンサーの受光光量をより適切な光量にできるので好ましい。
【００２６】
あるいは、本発明では、図３に示すように、光源３から光を照射した後、カメラ２のイメージセンサーで受光した受光光量に基づいて、光源３から照射する光の強度を調整するように、フィードバックしても、上記と同様に、イメージセンサーにおける受光量を適切な受光光量にできるので好ましい。
さらには、上記の両者を併用するようにするのが、一段と高精度な位置検出を行うことができるのでさらに好ましい。なお、温度計４を設置できないような場合には、プロセスコンピューター等より端部温度を受信し、光源３から照射する光の強度を設定するようもできる。
【００２７】
図２、図３において、21、31は、温度計４による被搬送材料１の端部の温度、あるいはイメージセンサーで受光した被搬送材料１の端部の自発光の光量に基づいてそれぞれ光源３の光の強度を変える可変抵抗器である。
ところで、上記の本発明に係る端部位置検出装置を図５（ａ）に示したカメラ２’の代わりに配置し、先端部の位置を検出する先端位置検出装置として構成してなる本発明に係る長さ測定装置は、端部温度の変化が大きい場合でも、被搬送材料１の長さを高精度に測定できるものであり、かつメンテナンスが容易で、かつ設置場所の制約が少ない装置とすることができる。
【００２８】
また、上記の本発明に係る端部位置検出装置を搬送ラインを挟んで両側に配置し、被搬送材料１の幅端部の位置を検出する幅端部位置検出装置として構成してなる本発明に係る幅測定装置は、上記の長さ測定装置と同様な効果が発揮できることは説明するまでもない。図４は、本発明に係る幅測定装置の一例の構成図である。
【００２９】
本発明に係る長さ測定装置により、長さを測定するには、図５（ａ）に示した演算処理手段15と同様に式（１）により長さＸを演算するようにすればよく、また、本発明に係る幅測定装置により、幅を測定するには、短周期で刻々と演算処理器41によりΔＷ₀＋ΔＷ₁＋ΔＷ₂を演算すればよい。
図４において、ΔＷ₀は左右のカメラ２間の基準幅、ΔＷ₁、ΔＷ₂は、本発明に係る端部位置検出装置により検出した端部位置である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、熱間材料の端部位置を検出するに当たり、メンテナンスが容易で、かつ設置場所の制約が少ない装置とすることができ、かつ端部温度の変化が大きい場合でも、高精度に端部位置を検出することができる。
その結果、長さや幅等の寸法精度が良好な材料を製造できるという産業上有利な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る端部位置検出装置の構成図、（ｂ）は本発明による検出結果を従来例と比較したグラフである。
【図２】本発明に用いる好ましい端部位置検出装置の構成図である。
【図３】本発明に用いる他の好ましい端部位置検出装置の構成図である。
【図４】本発明に係る幅測定装置の構成図である。
【図５】従来の長さ測定装置の構成図である。
【図６】イメージセンサを有するカメラの説明図である。
【図７】本発明に用いたイメージセンサを有するカメラの一例の配置図である。
【図８】図７に示したカメラによる端部位置検出結果の一例のグラフである。
【符号の説明】
１被搬送材料（熱間材料）
２、２’ カメラ
2a イメージセンサ
2b 結像系（レンズ）
３光源
1A 自発光
3A 反射光
４温度計
14a 、14b 、14c 光電スイッチ
15 演算処理手段
21、31 可変抵抗器
41 演算処理器
ΔＬ、ΔＷ端部の位置

Claims

被搬送材料の端部からの自発光を搬送ラインの上方に配置されたカメラのイメージセンサで受光し、受光して得られる前記自発光の受光光量に基づいて前記端部の位置を検出する被搬送材料の端部位置検出方法において、前記端部の位置を検出する前に、前記端部の温度を測定するとともに、測定温度に基づいて前記自発光の受光光量が前記イメージセンサの検出レベルであるか否かを検知し、前記自発光の受光光量が前記イメージセンサの検出レベルを下回る場合には、前記搬送ラインの上方に配置された光源から、前記測定により得られる温度に基づいて照射する光の強度を設定して光を前記端部に照射し、前記端部に反射して得られる反射光を前記自発光に加えて前記イメージセンサで受光し、受光して得られる前記反射光の受光光量を前記自発光の受光光量に加えて前記端部の位置を検出することを特徴とする被搬送材料の端部位置検出方法。
前記端部に上方の光源から光を照射し、受光して得られる前記反射光の受光光量と前記自発光の受光光量との和に基づいて前記光源から照射する光の強度を調整することを特徴とする請求項１に記載の被搬送材料の端部位置検出方法。
請求項１または２に記載の被搬送材料の端部位置検出方法を用いて検出された前記端部の位置に基づいて、前記被搬送材料の長さ、あるいは前記被搬送材料の幅を測定することを特徴とする被搬送材料の寸法測定方法。